BIODIGESTER: NE IÇIN, TÜRLERI, AVANTAJLARI, DEZAVANTAJLARI - ÇEVRE - 2025

Bir Sindireçte metan gazı ve organik gübre, organik maddenin oksijensiz fermantasyon elde edilir, kapalı bir tank. Biyolojik temel, organik maddenin hidroliz, asitleştirme, asetanojenez ve metanojenez yoluyla bakterilerin etkisiyle ayrışmasıdır.

Biodigester, biyolojik sindirim süreci için gerekli kontrollü koşulları sağlar. Bu işlemin ardından biyogaz (metan, karbondioksit, azot ve hidrojen sülfit), biosol (katı gübre) ve biol (sıvı gübre) nihai ürünler olarak elde edilir.

Biyogaz sistemi. Kaynak: Renergon International AG

Temel işlem, içinde anaerobik fermantasyon sürecinin oluşturulduğu hava geçirmez bir kaba organik atık ve su eklemekten başlar. Biyogaz daha sonra depolama, doğrudan kullanım veya gübre olarak çıkarılır.

Yükleme sistemlerine göre üç temel biyodigester türü süreksiz, yarı sürekli ve süreklidir. Parti biyodigesterler, her üretim sürecinde yalnızca bir kez organik atıkla yüklenir, ardından başka bir döngüyü başlatmak için gübre çıkarılır.

Yarı sürekli yükte olanlar, yüklenen hacme eşdeğer gübre miktarını çıkararak düzenli aralıklarla yüklenir. Sürekli sistemler, kalıcı organik madde yükü ile biyogaz ve gübre ekstraksiyonu olan endüstriyel tesislerdir.

Biyolojik sindiricilerin avantajları arasında organik atıkların uygun şekilde yönetilmesine izin verilmesi, geri dönüştürülmesi ve çevresel risklerin azaltılması yer alır. Ek olarak, ekonomik ve çevresel bir değer oluşturan enerji (biyogaz) ve organik gübre üretilmektedir.

Bununla birlikte, su tüketimi, ideal sıcaklık seviyelerini korumanın zorluğu ve zararlı maddelerin (hidrojen sülfür, siloksenler) varlığı gibi bazı dezavantajları da vardır. Ayrıca, alana yakın hammadde birikimini ve patlama risklerini de vurgular.

Nispeten ucuz bir ev yapımı biyoçözücü yapabilir ve organik mutfak atığını işleyebilirsiniz. Bu sadece sızdırmaz kapaklı bir namlu ve bazı sıhhi tesisat malzemeleri (diğerleri arasında PVC borular, musluklar) gerektirir.

Daha büyük ölçekte, kırsal alanlardaki evlerde en ekonomik ve nispeten kolay inşa edilen sistem sosistir. Bu sistem temelde ilgili bağlantılara sahip sızdırmaz bir polietilen torbadan oluşur.

Bu ne için

- Organik atıkların arıtılması ve geri dönüşümü

Biyodigesterler, organik atıkların sürdürülebilir yönetimi ve yenilenebilir enerji üretimi açısından çok faydalı teknolojik alternatiflerdir. Örneğin, katı ve sıvı organik atıkların geri dönüşümü için bir alternatif sağlarlar ve bu atıklar biyoçözünür için hammaddeye dönüştürülür.

Organik atığın bu şekilde geri dönüştürülmesi, kirletici etkisini azaltır ve yönetiminde tasarruf sağlar. Biyodigesterler, atık su arıtımı, kentsel katı organik atık işleme ve tarım ve hayvancılık atıkları için kullanılır.

- Biyogaz ve biyo gübre üretimi

Anaerobik çürütme işlemi, ürün olarak biyogaz ve organik gübre üretir.

Biyogaz

Biyogaz, yüksek kalorili bir yakıt olan ve enerji üretimi için kullanılabilen yaklaşık% 60 metan gazına sahiptir. Yemek pişirmek, elektrik enerjisi üretmek (gaz türbinleri), motorları hareket ettirmek veya ısıtmak için kullanılabilir.

Biyo

Biyo-sindiricilerden elde edilen biyo gübreler, yüksek düzeyde makro ve mikro besinlerle bir halde (biosol) ve sıvı (biol) halinde elde edilir. Temel makro besinler (fosfor, nitrojen ve potasyum), ultrafiltrasyon ve ters ozmoz süreçleri ile biolden izole olarak elde edilebilir.

Biol, diğerleri arasında indol-asetik asit, gibberellinler ve sitokininler gibi bitki gelişimi için yararlı olan önemli miktarlarda büyüme hormonu içerir.

O nasıl çalışır

Biyo-ayrıştırıcı, hidratlanmış organik maddenin ayrıştırılmasından ve havasız ortamda anaerobik sindirim yoluyla bir biyogazifikasyon süreci oluşturarak çalışır. Bu, ana ürünleri metan gazı (CH4) ve karbondioksit (CO2) olan bir fermantasyon süreciyle gerçekleşir.

- Biyolojik ayrıştırıcıyı yükleme ve sallama

Biyolojik ayrıştırıcıya yükleme borusu vasıtasıyla organik maddenin ilave edilmek üzere hazırlandığı tanktan oluşan yükleme tankı ile gerçekleştirilir.

Organik madde ve yükün işlenmesi

Biyolojik bozucu periyodik olarak organik madde ve taşıma kapasitesi için yeterli su ile beslenmelidir. Bu anlamda üretilen gazın birikmesi için biodigester hacminin% 25'i boş bırakılmalıdır.

Buna karşılık, organik maddenin türü ve kalitesi de üretkenliği ve katı ve sıvı atıkların gübre olarak kullanılıp kullanılmamasını etkileyecektir. Bazı organik atıklar, besiyerini çok fazla asitlendirebilen turunçgil artıkları gibi fermantasyon sürecinde sorunlara neden olabilir.

Materyal ezilmeli veya mümkün olan en küçük boyuta küçültülmelidir ve fermantasyonu kolaylaştırmak için karışım% 75 su ve% 25 organik madde içermelidir. Karışımdaki fermentasyon işleminin homojenliğini sağlamak için periyodik olarak karıştırılmalıdır.

Sıcaklık ve tutma süresi

Tam fermentasyonunu elde etmek için biyoçözücüdeki organik maddenin tutulma süresi, bunun türüne ve sıcaklığa bağlı olacaktır. Ortam sıcaklığı ne kadar yüksekse, fermantasyon o kadar hızlı olur (örneğin, 30 C'de biyolojik ayrıştırıcının yeniden şarj edilmesi yaklaşık 20 gün sürebilir).

- Anaerobik sindirim

Anaerobik sindirim. Kaynak: Tilley, E., Ulrich, L., Lüthi, C., Reymond, Ph., Zurbrügg, C.

Bakteriler, havanın olmaması, 20 ° C'nin üzerindeki sıcaklıklar (ideal olarak 30-35 ° C) ve çok asidik olmayan ortam gibi uygun çevresel koşullar gerektiren işlemde hareket ederler. Bu koşullar altında üç aşama gelişir:

Hidroliz

Hidrolitik bakteriler, hücre dışı enzimleri salgılayan bu süreçte hareket ederler. Bu nedenle, karmaşık karbonhidrat zincirleri, proteinler ve lipitler daha küçük çözünür parçalara (şekerler, amino asitler ve yağlar) ayrılır.

Asitleştirme veya fermantasyon aşaması

Önceki aşamanın çözünür bileşikleri, uçucu yağ asitleri, alkoller, hidrojen ve CO2'ye fermente edilir.

Acetanogenesis

Organik asitleri bir karbon kaynağı olarak oksitleyen asetojenik bakteriler devreye girer. Asetik asit (CH3COOH), hidrojen (H2) ve karbondioksit (CO2) üretirler ve hidrojen sülfit varlığından hoş olmayan kokular üretilir.

Metan oluşumu veya metanojenik faz

Son aşamada, metanojenik bakteriler, asetanojenez ürünlerini parçalayarak metan üreten hareket eder. Doğada bu bakteriler bataklıklarda, su ortamlarında ve geviş getirenlerin midelerinde hareket ederler.

Bu aşamanın sonunda karışım metan (% 45 ila 55), karbon dioksit (% 40 ila% 50), nitrojen (% 2 ila% 3) ve hidrojen sülfür (% 1.5 ila 2) içerir.

- Biyolojik ayrıştırıcıdan deşarj

Biyogaz ve gübre üretim oranı, biyoçözücü türüne, onu besleyen organik maddeye ve sıcaklığa bağlıdır. Biyogaz, biyolojik ayrıştırıcının üst kısmında birikir ve borularla depolama tanklarına çıkarılır.

Fermantasyon bittikten sonra, çamur (katı ve sıvı karışımı) borulardan çıkarılır. Boşaltma, gemilerin iletişim kurması prensibiyle üretilir, yani yeni malzeme yüklerken basınç, fazlalığın karşı taraftan dışarı çıkmasına neden olur.

Giren malzeme miktarı (organik atık ve su) ile çıkan ürün (biosol ve biol) arasındaki oran neredeyse 1: 0.9'dur. Bu, en yüksek oranın biol'e (sıvı) karşılık geldiği% 90 verime eşdeğerdir.

- Biyogaz: arıtma

Üretilen gaz, her iki bileşiği hapsedecek tuzaklar kullanılarak hidrojen sülfit ve su içeriğini ortadan kaldırmak veya azaltmak için saflaştırılmalıdır. Bu, bu bileşenlerin aşındırıcı gücünden dolayı ekipmanın hasar görme riskini azaltmak için gereklidir.

Su tuzağı

Biyogazın taşıdığı su, boru daha geniş bir alana açıldığında çöker ve gaz başka bir daralmadan devam eder. Bu boru, daha sonra alt kısımdaki bir tahliye musluğu ile çekilen suyu tutmak için büyük ve hermetik bir kapta son bulur.

Hidrojen Sülfür Tuzağı

Biyogazdan hidrojen sülfit çıkarma işlemi su kapanına benzer, ancak borunun yoluna gömülü kapanda demir talaş veya süngerler bulunmalıdır. Biyogaz demir yatağından geçtiğinde, hidrojen sülfür onunla reaksiyona girer ve çökelir.

- Gübre: ayırma ve kompostlama

Biosol ve biol karışımı, her iki bileşeni ayırmak için bir süzme işlemine tabi tutulur. Biosol tek başına kullanılabilir veya daha sonra katı gübre olarak kullanılmak üzere kompostlama ile karıştırma işlemini takip edebilir.

Biol, sıvı yaprak gübresi olarak kullanılır veya sulama suyuna eklenir, bu da onu hidroponik sistemlerde çok yararlı kılar.

Türleri

Almanya'da biyogaz üretimi. Kaynak: Volker Thies (Asdrubal)

Biyolojik sindiriciler, yükleme periyotları ve yapısal şekillerine göre sınıflandırılır. Yükleme sıklığı nedeniyle elimizde:

- Süreksiz

Süreksiz veya kesikli sistem, tamamen şarj edilmiş ve biyogaz üretimi durdurulana kadar yeniden doldurulmamış hava geçirmez bir tanktan oluşur. Gaz, tankın tepesine (gazometre) bağlı yüzer bir kolektörde birikir.

Bu tür biodigester, organik atık mevcudiyetinin aralıklı olduğu durumlarda kullanılır.

- Yarı sürekli

Süreksiz sistemden farklı olarak biyogaz üretim sürecinde belirli zamanlarda yükleme ve boşaltma yapılır. Yapım sistemine göre üç temel tip vardır:

Balon veya sosis biyodigester

Tayvanlı olarak da adlandırılır ve bir polietilen torba veya silindirin takıldığı düz, beton kaplı bir çukurdan oluşur. Organik atıkların girişi ve biyogaz çıkışı için bağlantılar bu çantaya kurulmalıdır.

Silindir su ve hava ile doldurulur ve daha sonra organik atık yükü eklenir.

Sabit Kubbe Biyodigesterler

Sözde Çin biyoçözücüsüdür ve tuğla veya betondan yapılmış bir yer altı tankından oluşur. Tank, dışbükey veya yuvarlak uçlu dikey bir silindirdir ve yükleme ve boşaltma sistemine sahiptir.

Biyogaz, üst kubbenin altında bu amaçla kurulmuş bir mekanda birikir. Biodigester, üretimine göre değişken bir biyogaz basıncı ile çalışır.

Yüzer kubbe biyodigester

Hindu biodigester olarak adlandırılan bu, yükleme ve boşaltma sistemine sahip bir yeraltı silindirik tankından oluşur. Tuğla veya betondan yapılmıştır ve üst kısmında biyogazın biriktiği yüzer bir tank (gaz ölçer) bulunmaktadır.

Paslanmaz çelik veya plastik kaplı fiberglas gazometre, biriken biyogaz sayesinde karışımın üzerinde yüzer. Sabit bir gaz basıncını muhafaza etme avantajına sahiptir.

Daha sonra karışımın seviyesine ve biyogaz miktarına bağlı olarak gaz ölçer yukarı ve aşağı hareket eder. Bu nedenle, duvarlarla sürtünmeyi önlemek için yan raylar veya merkezi bir kılavuz çubuk gerektirir.

- Sürekli

Bu durumda, biyolojik ayrıştırıcının yüklenmesi ve boşaltılması, organik atıkların kalıcı olarak bulunmasını gerektiren sürekli bir süreçtir. Genellikle topluluk atık sularının işlenmesi için kullanılan büyük endüstriyel sistemlerdir.

Bunun için toplama tankı sistemleri, biodigesterlere transfer pompaları ve gübre ekstraksiyonu kullanılmaktadır. Biyogaz bir filtreleme sistemine tabi tutulur ve kullanıcılara dağıtımını garantilemek için sıkıştırma yoluyla dağıtılır.

avantaj

Geri dönüşüm ve kirlilik

Bir biyolojik ayrıştırıcının kurulması, organik atıkların geri dönüştürülmesine izin vererek çevre kirliliğini azaltır ve faydalı ürünler elde eder. Kırsal alanlar söz konusu olduğunda, hayvancılık sistemlerinde hayvan dışkısının yönetimi için özellikle önemlidir.

Biyogaz elde etmek

Biyogaz, özellikle diğer enerji kaynaklarının mevcudiyetinin erişilemediği alanlarda verimli ve ekonomik bir enerji kaynağıdır. Ekonomik açıdan sıkıntılı ülkelerin kırsal kesimlerinde yemek pişirmek yakacak odunla yapılır ve bu da çevreyi etkiler.

Biyogaz mevcudiyeti yakacak odun talebini azaltmaya yardımcı olabilir ve bu nedenle biyoçeşitliliğin korunması üzerinde olumlu bir etkiye sahip olabilir.

Gübre üretimi

Biodigesterler sayesinde katı organik gübre (biosol) ve likit (biol) elde edilir. Bu gübreler daha düşük çevresel etkiye sahiptir ve tarımsal üretim maliyetlerini düşürür.

healthiness

Organik atıkların uygun şekilde yönetilmesine izin verilerek, sağlık için oluşturdukları riskler azaltılır. Patojenlerin% 85'inin biyolojik sindirim sürecinde hayatta kalamadığı tespit edilmiştir.

Örneğin, 35 ° C'deki dışkı koliformları 24 saat içinde% 50-70 ve mantarlar% 95 azalır. Bu nedenle kapalı bir işlem olduğundan kötü kokular azaltılır.

Dezavantajları

Su mevcudiyeti

Karışım gerektiğinden sistem su mevcudiyeti açısından talepkardır. Öte yandan biyoçözünür cihaz, hammadde kaynağına ve biyogaz tüketim yerine yakın olmalıdır.

Sıcaklık

Biyolojik bozucu, 35 ° C'ye yakın ve 20 ile 60 ° C arasında sabit bir sıcaklık sağlamalıdır. Bu nedenle, harici bir ısı girişi gerekli olabilir.

Zararlı yan ürünler

Toksik ve aşındırıcı olan hidrojen sülfit (H2S) ve kozmetik ürünlerde ve organik atık karışımında bulunan silikon türevi siloksenleri üretebilir. Bu siloksenler, makine ve bileşenler için aşındırıcı olan SiO2 (silikon dioksit) üretir.

Bu yan ürünlerin varlığı ve konsantrasyonu, diğer faktörlerin yanı sıra kullanılan ham maddeye, su ve katı substrat oranına bağlıdır.

Atık birikimi

Biyolojik ayrıştırıcının yakınında atık biriktirmek gereklidir, bu da beraberinde ele alınması gereken lojistik ve sıhhi sorunları da beraberinde getirir.

Patlama riskleri

Yakıt gaz jeneratör sistemi olduğu için uygun önlemler alınmazsa belli bir patlama riski taşır.

Maliyetler

Biyolojik ayrıştırıcının bakımı ve işletimi nispeten ucuz olsa da, ilk kurulum ve yapım maliyetleri nispeten yüksek olabilir.

Ev yapımı bir biyoçözücü nasıl yapılır

Ev biyoçözücü. Kaynak: Kevinsooryan

Biyolojik bozucu, temel elemanlar ve fermantasyon, yükleme ve boşaltma boruları ile ilgili stopcocks için bir tanka ihtiyaç duyar. Ek olarak, biyogaz ve gübre için tanklar gereklidir.

Gaz sızıntılarını önlemek için tüm sistemin hava geçirmez olması gerektiğine dikkat etmek önemlidir. Öte yandan sistemin su ve hidrojen sülfürden zarar görmemesi için PVC veya paslanmaz çelik gibi paslanmaz malzemelerden yapılması gerekir.

- Fermantasyon tankı

Kapasitesi işlenecek organik atık miktarına bağlı olacak plastik bir varil veya tank kullanılabilir. Bu tankın hava geçirmez bir kapağı olmalıdır veya bu olmazsa, kapak yüksek sıcaklığa dayanıklı plastik yapıştırıcıyla kapatılmalıdır.

Tankın dört deliği olmalı ve bunlara yapılan tüm tesisatlar yüksek sıcaklıkta silikon ile kapatılmalıdır.

Yükleme kapağı

Bu delik, depo kapağının ortasındadır, en az 4 inç uzunluğunda olmalı ve dişli bir sıhhi tapa takılmalıdır. Bu tapa, dipten 10 cm önce dikey olarak tanka girecek olan 4 inçlik bir PVC boruya bağlanacaktır.

Bu giriş, önceden parçalanmış veya parçalanmış organik atıkları yüklemeye hizmet edecektir.

Atık su tahliye deliği 1

Tank alanının% 25'inin gaz birikmesi için boş bırakılması gerektiği unutulmamalıdır, bu nedenle o seviyede yandan bir delik açılmalıdır. Bu deliğe 15 cm uzunluğunda 2 inç PVC boru segmentli bir tank adaptörü bir musluk ile monte edilecektir.

Bu tahliyenin işlevi, tank yükleme kapağı aracılığıyla yeniden doldurulduktan sonra süpernatan biolün kaçmasına izin vermektir. Biol, daha sonra kullanılmak üzere uygun kaplarda saklanmalıdır.

Atık su tahliye deliği 2

Bu ikinci tahliye, fermente ürünün (biosol) en yoğun kısmını çıkarmak için tankın dibine gitmelidir. Aynı şekilde, vanalı 15 cm uzunluğunda 2 inç PVC boru segmenti kullanılacaktır.

Biyogaz çıkışı

Bir tank adaptörü kullanılarak eşit çapta bir PVC boru takmak için tankın tepesinde 1/2-inçlik bir delik açılacaktır. Bu boru, çıkışta bir vanaya sahip olacaktır.

- Biyogaz çıkışı ve arıtma sistemi

Biyogaz çıkış borusu, su ve hidrojen sülfür ekstraksiyon sistemlerini yoluna sokmak için en az 1,5 m uzunluğunda olmalıdır. Bu tüp daha sonra gerekirse gazı depolama veya kullanım yerine aktarmak için uzatılabilir.

Su çıkarma

Suyu çıkıştan çıkarmak için, hermetik kapaklı plastik veya cam bir kap yerleştirmek için boru 30 cm'de kesilmelidir. Gazın konteynere girmesi için, gaz transfer tüpünün bir T bağlantısı üzerinden bir baypas olması gerekir.

Bu şekilde gaz konteyneri doldurur, su yoğunlaşır ve gaz borudan geçmeye devam eder.

Hidrojen Sülfür Ekstraksiyonu

Su tutucudan sonra, sonraki 30 cm'ye 4 inçlik bir boru parçası, karşılık gelen redüksiyonlarla yerleştirilir. Bu segment demir talaşı veya ticari metal süngerlerle doldurulmalıdır.

Hidrojen sülfit metalle reaksiyona girecek ve çökelecek, biyogaz ise saklama kabına veya kullanım yerine doğru yolculuğuna devam edecek.

Referanslar

1. Aparcana-Robles S ve Jansen A (2008). Biyogaz üretimi için anaerobik fermantasyon işleminin ürünlerinin gübreleme değeri üzerine çalışma. Germna ProfEC. 10 s.
2. Corona-Zúñiga I (2007). Biyolojik arıtma üniteleri. Monografi. Temel Bilimler ve Mühendislik Enstitüsü, Hidalgo Eyaleti Özerk Üniversitesi. Mineral de la Reforma, Hidalgo, Meksika. 64 p.
3. Manyi-Loh C, Mamphweli S, Meyer E, Okoh A, Makaka G ve Simon M (2013). Kirlilik Kontrolünde Hayvan Atıklarının Dekontaminasyonuna Yaklaşım ve Yenilenebilir Enerji Üretimi Olarak Mikrobiyal Anaerobik Sindirim (Biyo-Sindiriciler). Uluslararası Çevresel Araştırma ve Halk Sağlığı Dergisi 10: 4390–4417.
4. Olaya-Arboleda Y ve González-Salcedo LO (2009). Biyodigesterlerin tasarımının temelleri. Tarımsal Yapılar konusu için modül. Mühendislik ve Yönetim Fakültesi, Kolombiya Ulusal Üniversitesi, Palmira merkezi. Palmira, Kolombiya. 31 p.
5. Pérez-Medel JA (2010). Küçük çiftçiler ve süt hayvancılığı çiftçilerinde uygulama için bir biyolojik ayrıştırıcının çalışması ve tasarımı. Hafıza. Makine Mühendisliği Bölümü, Fiziksel ve Matematik Bilimleri Fakültesi, Şili Üniversitesi. Santiago de Chile, Şili. 77 s.
6. Yen-Phi VT, Clemens J, Rechenburg A, Vinneras B, Lenßen C ve Kistemann T (2009). Tropikal koşullar altında plastik biyo-çürütücülerin hijyenik etkileri ve gaz üretimi. Su ve Sağlık Dergisi 7: 590–596.